FR3016623A1 - Dispositif de traitement d'eaux usees - Google Patents

Abstract

Dispositif et un procédé de traitement d'eaux usées, en particulier un dispositif d'assainissement non collectif d'eaux usées. Ce dispositif comporte deux bassins successifs, le premier étant un bassin à écoulement vertical, le second étant un bassin à écoulement horizontal, les bassins dont est constitué ce dispositif comportant un choix de matériaux filtrants particulier, et ces bassins étant plantés par une sélection d'espèces végétales.

Description

505 FR 3016623 1 DISPOSITIF DE TRAITEMENT D'EAUX USÉES La présente invention concerne un dispositif et un procédé de traitement d'eaux usées, en particulier un dispositif d'assainissement non collectif d'eaux usées. Ce dispositif comporte deux bassins successifs, le premier étant un bassin à écoulement vertical, le second étant un bassin à écoulement horizontal, les bassins dont est constitué ce dispositif comportant un choix de matériaux filtrants particulier, et ces bassins étant plantés par une sélection d'espèces végétales. Cette sélection d'espèces végétales combinée à l'agencement du bassin permet d'obtenir une efficacité particulièrement élevée dans le traitement des eaux usées, notamment dans le traitement des eaux domestiques. Les normes actuelles de rejet en vigueur pour le rejet d'eau traitée dans l'environnement sont les suivantes : Matières en suspension : 30mg/1 DB05 (demande biologique en oxygène durant 5 jours) : 35mg/1 La phytoremédiation ou phytoépuration est un procédé connu consistant à utiliser des végétaux pour extraire, stabiliser ou dégrader des substances présentes dans l'environnement et susceptibles d'être polluantes pour cet environnement. On connait de l'art antérieur des dispositifs permettant d'abaisser la pollution organique dans des eaux usées rejetées par des habitats non collectifs tels que des maisons individuelles, notamment des rejets provenant des fosses septiques. De tels dispositifs comprennent habituellement un filtre vertical drainé, planté de roseaux et alimenté par bâchées séquentielles. Un tel dispositif permet d'oxyder la matière organique et azotée contenue dans les eaux usées. Le dimensionnement préconisé pour le filtre vertical est compris entre 3 et 5 m2 par habitant. Cependant, l'abattement des bactéries pathogènes reste assez faible dans un tel dispositif. Par ailleurs, l'azote est quasi intégralement rejeté sous forme de nitrates. Dans certains de ces dispositifs, le bassin de filtration vertical est composé de deux casiers fonctionnant en alternance. Toutefois, pour le traitement d'effluents domestiques, cette configuration est peu appropriée car l'apport journalier d'effluents domestiques n'est pas suffisant pour permettre l'hydratation et la survie correcte des végétaux. Un autre dispositif connu est un filtre à écoulement horizontal planté de roseaux. Un tel filtre est usuellement dimensionné entre 5 et 10 m2 par habitant en climat tempéré et fonctionne au moins partiellement en anaérobiose, ce qui limite sa capacité de nitrification, ainsi que sa dégradation de la pollution organique. Le temps de séjour 35505 FR 3016623 2 des eaux usées étant assez élevé, ce type de dispositif présente une assez bonne efficacité d'abattement de la pollution bactérienne ou pathogène. On connait également des dispositifs d'assainissement comprenant deux filtres d'assainissement plantés de roseaux placés en série, le premier filtre fonctionnant à 5 écoulement vertical, le second à écoulement horizontal. L'eau s'écoule verticalement à travers le filtre amont, est drainée par un conduit vers le filtre aval et s'écoule horizontalement dans ce filtre aval. Les deux filtres sont formés de matériaux particulaires. Un tel dispositif d'assainissement, pour apporter une efficacité suffisante dans l'épuration des eaux traitées (pollution organique azotée et pollution bactérienne) 10 requiert l'occupation d'une surface au sol importante. Or les surfaces au sol disponibles pour l'implantation du dispositif sont généralement limitées, notamment dans des logements individuels. L'un des objectifs de l'invention est de résoudre ce problème, c'est-à-dire fournir une efficacité satisfaisante en termes d'épuration des eaux traitées, tout en 15 occupant une surface au sol réduite par comparaison avec les dispositifs de l'art antérieur. En outre, le dispositif et le procédé de l'invention présentent des coûts d'installation et de fonctionnement maîtrisés. Un tel résultat a été rendu possible par le choix de matériaux particuliers composant les filtres plantés et par une sélection d'espèces végétales.

20 Le dispositif et le procédé de traitement des effluents selon l'invention sont basés sur les techniques éprouvées de la phytoépuration, techniques écologiques d'assainissement. Elle repose sur des réactions se produisant dans les milieux naturels et permet un abattement de l'azote (N), du phosphore (P), des pathogènes, des matières en suspensions (MES), ainsi que des matières organiques comme la demande 25 chimique en oxygène (DCO) et la demande biologique en oxygène durant 5 jours (DBO5). Cette épuration est rendue possible grâce à l'action combinée de trois principaux processus naturels et complémentaires : o une rétention physico-chimique des polluants par le substrat, renforcée par le 30 système racinaire des plantes, o une biodégradation des polluants grâce à l'activité microbienne, cette activité étant elle-même stimulée par la présence des plantes, o une phyto-assimilation des polluants par les végétaux puis le stockage dans leur biomasse.

35 Par ailleurs, les interactions entre le substrat, les microorganismes et les végétaux, telles que rétention, bio-stimulation, phyto-stabilisation, phyto-volatilisation et phyto-extraction, ont des impacts non négligeables sur la performance de traitement.

35505 FR 3016623 3 De plus, les exsudats racinaires de certaines espèces végétales favorisent l'élimination des agents pathogènes. A cette fin, la présente invention propose un dispositif de traitement d'effluents comprenant au moins : 5 - un filtre planté à écoulement vertical comportant au moins un substrat, - un filtre planté à écoulement horizontal comportant au moins un substrat, - un moyen permettant la distribution des eaux usées dans le filtre à écoulement vertical, - un moyen de transfert d'effluents traités depuis le filtre à écoulement vertical 10 vers le filtre à écoulement horizontal, - un moyen de récupération des effluents traités depuis le filtre à écoulement horizontal, ce dispositif permettant un taux d'abattement : MES (matières en suspension) > 96 % 15 DBO5 (demande biologique en oxygène pendant 5 jours) > 96 % DCO (demande chimique en oxygène) > 90 % NTK (azote total Kjeldahl) > 60% Pt (phosphore total) > 35 % la surface du dispositif étant inférieure à 5m2/EH.

20 Les effluents concernés sont principalement des eaux usées domestiques. L'invention concerne plus particulièrement le traitement des eaux usées de nature domestique et assimilées constituées des eaux-vannes et des eaux ménagères d'un volume évalué en équivalent habitant (EH). Pour ce type d'effluents, les flux de pollution à traiter s'élèvent généralement à 25 250 à 450 g de DBO5 par jour, de préférence de 300 à 400 g de DBO5 par jour, habituellement aux environs de 360 g de DBO5 par jour. Le dimensionnement de la station de gestion des effluents selon l'invention, et notamment des filtres plantés de la station de filtration, dépend en particulier du volume journalier d'effluents. On considère comme unité de calcul l'équivalent 30 habitant (EH) et les équivalences volumiques présentées ci-dessus. Le protocole d'essais permettant de réaliser ces mesures est fixé par l'annexe 2 de l'arrêté du 7 mars 2012 modifiant l'arrêté du 7 septembre 2009 fixant les prescriptions techniques applicables aux installations d'assainissement non collectif recevant une charge brute de pollution organique inférieure ou égale à 1,2 kg/j de 35 DBO5, intitulé "Protocole d'essai des performances épuratoires sur plateforme d'essai".

35505 FR 3016623 4 La surface du dispositif est calculée de la façon suivante : elle est égale à la somme des surfaces du filtre à écoulement vertical et du filtre à écoulement horizontal. Avantageusement la surface totale du dispositif est inférieure ou égale à 5 4m2/EH, encore mieux inférieure ou égale à 3m2/EH. L'installation de gestion d'effluents selon l'invention inclut une unité ou station de filtration comprenant au moins deux filtres plantés distincts successifs : - un filtre végétal à écoulement vertical : plusieurs couches de substrats sont 10 superposées dans un bassin d'une surface donnée, chaque couche présentant une granulométrie inférieure à celle de la couche disposée immédiatement au-dessous d'elle, de telle sorte que le filtre présente verticalement de haut en bas une granulométrie croissante ; une collection d'espèces végétales, adaptées aux effluents domestiques et au climat d'implantation de la station, sont ensemencées et cultivées 15 en surface ; - un filtre végétal à écoulement horizontal constitué par une succession de substrats disposés dans un bassin d'une surface donnée, la succession s'entendant de l'amont vers l'aval du bassin dans le sens du flux de l'eau, chaque couche présentant une granulométrie inférieure à celle de la couche disposée immédiatement avant elle, 20 de telle sorte que le filtre présente horizontalement d'amont en aval une granulométrie décroissante, sur laquelle sont plantées et cultivées des espèces végétales adaptées aux effluents domestiques et au climat d'implantation. Les substrats sont composés par exemple de graviers, gravillons, sable, etc. L'invention a pour objet un dispositif de traitement d'effluents comprenant au 25 moins : - un filtre planté à écoulement vertical comportant au moins un substrat, - un filtre planté à écoulement horizontal comportant au moins un substrat, - un moyen permettant la distribution des eaux usées dans le filtre à écoulement vertical, 30 - un moyen de transfert d'effluents traités depuis le filtre à écoulement vertical vers le filtre à écoulement horizontal, - un moyen de récupération des effluents traités depuis le filtre à écoulement horizontal, o le substrat du filtre à écoulement vertical comportant une couche supérieure 35 d'une épaisseur de 35 à 50 cm de gravier de type pouzzolane de masse volumique allant de 0,65 à 1,3 T/m3, de porosité allant de 10 à 50 % en vol/vol, dont les pores ont un diamètre moyen allant de 0,6 pin à 60 pm.

35505 FR 3016623 5 o le substrat du filtre à écoulement horizontal comportant une couche intermédiaire de gravier de type pouzzolane d'une surface représentant 50 à 95% de la surface du filtre à écoulement horizontal.

5 Le dispositif de l'invention présente l'avantage de procurer une efficacité de traitement d'eaux usées satisfaisante tout en fonctionnant avec un seul casier par filtre, ce qui réduit la surface au sol occupée par rapport à certains dispositifs antérieurs. Avantageusement, le filtre à écoulement vertical ne comporte qu'un seul casier.

10 Selon un mode de réalisation préféré, le gravier de type pouzzolane mis en oeuvre dans la partie supérieure du filtre à écoulement vertical présente une granulométrie allant de 4 à 10 mm, une masse volumique de 0,7 à 1,1 T/m3, une porosité allant de 20 à 50 % en vol/vol, et des pores d'un diamètre moyen allant de 0,6 pm à 15 pm.

15 Selon un mode de réalisation préféré, le substrat du filtre à écoulement vertical comporte : - au moins une couche intermédiaire de matériau particulaire de granulométrie supérieure à celle du matériau pouzzolane de la couche supérieure et 20 - au moins une couche inférieure de matériau particulaire de granulométrie supérieure à celle du matériau de la couche intermédiaire. De préférence, dans le substrat du filtre à écoulement vertical : - la couche supérieure de matériau pouzzolane représente 40 à 80 % de la 25 hauteur hv du substrat, avantageusement de 50 à 70%, - la couche intermédiaire de matériau particulaire de granulométrie supérieure à celle du matériau pouzzolane représente 10 à 50 % de la hauteur hv du substrat, avantageusement de 15 à 35%, - la couche inférieure de matériau particulaire de granulométrie supérieure à 30 celle du matériau de la couche intermédiaire représente 10 à 50 % de la hauteur hv du substrat, de préférence 15 à 35 %. Selon un mode de réalisation préféré, le substrat du filtre à écoulement horizontal comporte au moins une première couche de matériau particulaire de granulométrie supérieure à celle du matériau pouzzolane de la couche intermédiaire et 35 au moins une troisième couche de matériau particulaire de granulométrie inférieure à celle du matériau de la couche intermédiaire. De préférence, dans le substrat du filtre à écoulement horizontal : 35505 FR 3016623 6 la couche amont de matériau particulaire représente 30 à 70 cm de long, de préférence 40 à 60 cm de long, encore mieux, environ 50 cm de long, la couche intermédiaire en matériau pouzzolane représente 55 à 90 % de la longueur LH du substrat, 5 la couche aval de matériau particulaire représente 5 à 25 % de la longueur LH du substrat. Selon un mode de réalisation préféré, dans le filtre horizontal, on utilise en partie aval du filtre des granulats de granulométrie comprise entre 4 et 8 mm.

10 Avantageusement, les granulats disposés en partie aval du filtre à écoulement horizontal occupent une distance représentant 15 à 25% de la longueur LH, pour un filtre d'une longueur LH inférieure ou égale à 15 m, et de 5 à 15 % de la longueur LH pour des filtres de longueur LH strictement supérieure à 15m. On prévoit que les granulats disposés en partie aval du filtre à écoulement horizontal occupent une 15 longueur maximale de 4m. Selon un mode de réalisation préféré, le filtre à écoulement vertical comporte en outre des moyens permettant la distribution d'oxygène, ces moyens étant logés dans la partie inférieure de ce filtre.

20 Selon un mode de réalisation préféré, le filtre à écoulement vertical est planté d'au moins deux espèces végétales de genre différent choisies parmi les familles suivantes, de préférence au moins trois espèces de genre différent choisies parmi les familles suivantes et de préférence au moins six espèces de genre différent choisies 25 parmi les familles suivantes: Cyperaceae, Poaceae, Iridaceae, Juncuceae, Typhaceae, Acoraceae. Selon un mode de réalisation préféré, le filtre à écoulement horizontal est planté d'au moins deux espèces de genre différent choisies parmi les familles suivantes et de 30 préférence au moins quatre espèces de genre différent choisies parmi les familles suivantes et de préférence au moins huit espèces de genre différent choisies parmi les familles suivantes : Cyperaceae, Lamiaceae, Plantaginaceae, Brassicaceae, Alismataceae, Butomaceae, Pontederiacea, Typhaceae, Ranunculaceae, Araceae, Lythraceae, Nelumbonaceae, Equisetaceae, Myrsinaceae, Marentaceae, 35 Menyanthaceae.

35505 FR 3016623 7 En fonction de la zone d'implantation (zone biogéographique) de la station de traitement, une étude préalable est réalisée afin de sélectionner des espèces végétales adaptées au climat. De préférence, les espèces végétales sélectionnées ne sont pas des espèces à 5 caractère invasif comme par exemple des roseaux et des bambous dans certains pays. Selon un mode de réalisation préféré la densité de plantation est supérieure ou égale à 4 pieds / m2, de préférence supérieure ou égale à 5 pieds / m2, encore plus préférentiellement supérieure ou égale à 6 pieds / m2.

10 Les dispositifs de l'invention permettent d'atteindre les objectifs fixés par les normes de rejet en vigueur actuellement, avec une surface occupée de 2m2/EH ou 3m2/EH (EH pour équivalent par habitant), tandis que les installations de l'art antérieur ont une efficacité équivalente avec une surface occupée de 5m2/EH ou plus.

15 Ainsi le dispositif et le procédé de l'invention sont plus économiques et plus efficaces que ceux de l'art antérieur. L'acheminement des effluents du premier bassin vers le second bassin, et d'autre part, des effluents issus du second bassin vers la zone de récupération et 20 d'évacuation, se fait de préférence grâce à la gravité en installant les filtres plantés sur un terrain en pente. Dans le cas où le terrain est plat ou présente une pente défavorable, cet acheminement peut être assuré au moyen de pompes. Selon un mode de mise en oeuvre, le dispositif selon l'invention comporte des moyens permettant d'ensemencer les effluents traités dans cette dernière, avec des 25 produits bactériens adaptés aux réactions requises pour la transformation des effluents domestiques. En outre, la station de filtration peut comprendre en sortie de filtre planté horizontal une zone en eau libre permettant de réaliser des analyses et d'assurer la diffusion de l'effluent.

30 Selon un premier mode de réalisation, l'invention concerne des dispositifs de traitement des effluents pour une capacité allant jusqu'à 10EH. Selon ce mode de réalisation, les dimensions totales des deux filtres sont de préférence de 2,2 à 4,5 m2/EH, avantageusement de 2,6 à 3,5 m2/EH, de préférence de 2,8 à 3,2 m2/EH.

35505 FR 3016623 8 Selon un second mode de réalisation, l'invention concerne des dispositifs de traitement des effluents pour une capacité supérieure à 10EH. Selon ce mode de réalisation, les dimensions totales des deux filtres sont de préférence de 0,6 à 3,5 m2/EH, avantageusement de 0,8 à 2,5 m2/EH, de préférence de 1 à 2 m2/EH. De préférence le filtre à écoulement vertical est de forme sensiblement carrée, c'est-à-dire que la largeur lv et la longueur Lv sont sensiblement égales à ±10% près. De préférence le filtre à écoulement horizontal est de forme rectangulaire, le rapport de la longueur LH sur la largeur 1H vérifant 1 < LH / 1H < 10. Les profondeurs des filtres, choisies pour permettre un écoulement optimal au sein des filtres, sont fixées comme suit: - une profondeur hv de l'ordre de 55 à 85 cm pour le filtre à écoulement vertical, de préférence de 65 à 75 cm. 5 - une profondeur hH de l'ordre de 35 à 65 cm pour le filtre à écoulement horizontal, de préférence de 45 à 55 cm. L'installation peut comporter un système électrique ou électronique de commande et de gestion des différentes étapes du fonctionnement des stations de filtration. De tels systèmes sont connus en eux-mêmes, ou à la portée de l'homme du 10 métier, de sorte qu'il n'est pas nécessaire d'en décrire un exemple. Les touches de commande du système et les organes de contrôle peuvent être rassemblés dans une armoire. L'invention concerne également un procédé de traitement d'effluents, ce 15 procédé comportant la distribution de l'effluent dans un dispositif de l'invention, la récupération d'une eau traitée en sortie de dispositif. Cette récupération peut consister de façon connue en une distribution des eaux traitées dans le sol. De préférence on met en oeuvre une distribution continue des eaux traitées dans le sol. Elle peut comporter une étape de stockage des eaux traitées en vue 20 de leur utilisation ultérieure, notamment pour l'arrosage des jardins. Les macrophytes plantées sur filtre sont faucardées périodiquement et transformées en matière sèche. Ces plantes permettent par ailleurs la création d'un habitat favorable aux microorganismes épurateurs, grâce : - aux capacités d'oxygénation du milieu par les racines, 25 - au relargage de composés carbonés par les racines, utilisables par les microorganismes.

35505 FR 3016623 9 Afin d'accélérer le processus de compostage dans la partie supérieure des filtres plantés (surface), une lombrifiltration (avec par exemple des espèces telles que Eisenia andrei et Eisenia fetida) peut avantageusement être mise en place, en prévision de la formation d'une couche de dépôt en surface de ces filtres plantés, 5 compte tenu de la charge en matière en suspension contenue dans les effluents domestiques. Le procédé de traitement des effluents peut également comporter une étape d'ensemencement microbien qui permet d'accélérer la mise en place de l'équilibre biologique. De cette façon le rendement épuratoire attendu peut être atteint très 10 rapidement après l'installation. Parmi les produits utilisables pour réaliser l'ensemencement microbien, on peut mentionner notamment : Sanifosse ®, Bioponil ® et Bactiboost ® commercialisés par la société BIOXEM. Avantageusement, le dispositif de l'invention permet d'obtenir des 15 performances élevées en matière d'épuration des eaux, bien qu'il soit de taille réduite. Notamment, à partir d'eaux usées domestiques, il permet de limiter les matières en suspension à 30mg/1 et la DBO5 (demande biologique en oxygène durant 5 jours) à 35 mg/l. L'invention concerne encore un kit permettant la mise en place d'un dispositif 20 tel que décrit ci-dessus d'une façon générale et ci-dessous dans un exemple détaillé. Un tel kit comprend au moins : - Un matériau étanche à l'eau permettant de délimiter les parois des filtres plantés, - Des tuyaux de collecte, d'évacuation et de raccordement, de préférence en 25 PVC, - Une collection de matériaux particulaires, comprenant au moins : un gravier de type pouzzolane de masse volumique allant de 0,65 à 1,3 T/m3, de porosité allant de 10 à 50 % en vol/vol, dont les pores ont un diamètre moyen allant de 0,6 um à 60 um, - Une première collection de plantes, comprenant au moins deux espèces 30 végétales de genre différent choisies parmi les familles suivantes, et de préférence au moins trois espèces de genre différent choisies parmi les familles suivantes et de préférence au moins six espèces de genre différent choisies parmi les familles suivantes: Cyperaceae, Poaceae, Iridaceae, Juncuceae, Typhaceae, Acoraceae, - Une seconde collection de plantes, comprenant au moins deux espèces 35 végétales de genre différent choisies parmi les familles suivantes, et de préférence au moins quatre espèces de genre différent choisies parmi les familles suivantes et de préférence au moins huit espèces de genre différent choisies parmi les familles 35505 FR 3016623 10 suivantes: Cyperaceae, Lamiaceae, Plantaginaceae, Brassicaceae, Alismataceae, Butomaceae, Pontederiacea, Typhaceae, Ranunculaceae, Araceae, Lythraceae, Nelumbonaceae, Equisetaceae, Myrsinaceae, Marentaceae, Menyanthaceae. Les variantes préférées des caractéristiques du dispositif s'appliquent également 5 au kit de l'invention. Le kit peut en outre comprendre, de façon non limitative : - Une structure (châssis) en bois imputrescible, - Des graviers, gravillons, sables, - Une dalle de répartition, 10 - Une pompe. La composition et les dimensions du kit sont calculées en unités EH de façon à pouvoir proposer des kits adaptés à des installations de toutes dimensions. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation préféré de l'invention, donnée à titre 15 d'exemple et en référence aux dessins annexés. Pour faciliter la lecture des figures, lorsqu'un même élément est représenté sur deux figures distinctes, on utilise le même signe de référence. La figure 1 est une vue en coupe verticale à caractère schématique illustrant un exemple de réalisation de l'installation de gestion d'effluents selon l'invention.

20 La figure 2 est un plan en vue de dessus de la même station de traitement d'effluents que la figure 1. Les flèches à l'intérieur du dispositif indiquent le sens d'écoulement de l'eau dans le dispositif. La station de filtration sur filtres plantés qui est représentée sur les figures 1 et 2 25 comprend : au moins un filtre végétal à écoulement vertical 1 alimenté en effluents 7 par un tuyau d'alimentation 3, et au moins un filtre végétal à écoulement horizontal 2 alimenté par ledit filtre à écoulement vertical 1 au moyen d'une canalisation 5. Elle comprend également, de préférence une zone en eau libre 4 (zone d'analyses et de 30 diffusion) alimentée par une canalisation 6. Un premier bassin 1 formant le filtre végétal à écoulement vertical est délimité par des parois 1.1 en matériau étanche et rempli de substrat 1.2. Les parois 1.1 peuvent être entourées d'un caisson en bois de nature imputrescible ou tout autre matériau permettant de créer une structure résistante, dans lequel on a placé une bâche 35 étanche. Une telle structure est mise en oeuvre en cas d'absence de pente permettant un terrassement en pleine fouille et un écoulement gravitaire entre les filtres plantés. L'étanchéité du filtre vertical 1 est assurée par une membrane souple en EPDM d'une 35505 FR 3016623 11 épaisseur de 1,14 mm. La membrane souple en EPDM est protégée en sous-face par un géotextile anti-poinçonnant de 270 g/m2 minimum assurant la protection contre la perforation de pierres ou de racines venant de l'extérieur. Des moyens connus (non représentés sur la figure 1) au niveau de la traversée de paroi permettent l'étanchéité 5 du raccordement entre l'intérieur et l'extérieur du filtre 1. La partie supérieure 1.7 des parois 1.1 du bassin 1 affleure au-dessus de la surface du sol 8. Le bassin 1 est rempli d'une succession de couches formant le substrat 1.2 : une couche supérieure 1.3 d'une épaisseur d'environ 40 cm de gravier de type pouzzolane de granulométrie 4/10 mm, de masse volumique de 0,9 T/m3, de 10 porosité de 25 % en vol/vol, dont les pores ont un diamètre de 0,8 ùm ; une couche intermédiaire 1.4 d'une épaisseur d'environ 15 cm de gravier de granulométrie 16/22 mm et une couche inférieure 1.5 d'une épaisseur d'environ 15 cm de gravier de granulométrie 20/31,5 mm. D'autres couches de matériaux particulaires de type graviers, gravillons, sable peuvent être prévus. Dans ce cas, elles sont disposées de 15 façon à respecter un sens croissant de la granulométrie depuis la partie supérieure du substrat vers la partie inférieure. Le lit du filtre vertical est terrassé en pente droite. La profondeur du lit est de 1 m dont 0,7 m de substrat et 0,3 m de revanche. Des plantes 1.6 sont installées dans le substrat 1.2. Les espèces utilisées sont Acoruscalamus, Phragmites australis, Typha latifolia, Juncuseffusus, Iris 20 pseudaccorus . La densité de plantation est de 6 pieds / m2 dans le filtre vertical 1. Les plantes choisies ont des fortes capacités de multiplication végétative via leurs rhizomes à croissance rapide, ce qui permet la formation d'un système racinaire dense dans le substrat. En outre, des études scientifiques ont montré que ces plantes peuvent bien vivre dans les sols riches en matières organiques comme c'est le cas du filtre 25 vertical. La distribution des eaux usées vers l'installation, en particulier vers le filtre planté vertical 1 se fait en fonction de la topographie du terrain où est installée la station de traitement d'effluents. Sur la figure 1, il y a un seul point d'alimentation 3 débouchant au centre du filtre vertical 1. Les moyens d'alimentation 3 sont composés 30 d'un tuyau en PVC 3.2 comportant une extrémité ouverte 3.3 par laquelle s'écoulent les effluents à traiter. Cet écoulement se fait au-dessus d'une dalle de répartition 3.1 posée sous le point d'alimentation 3.3, permettant de bien répartir les effluents sans former des flaques d'eau en surface du substrat 1.2. Lorsque l'on pratique un ensemencement microbien, celui-ci se fait au niveau 35 du point d'alimentation 3. Une canalisation 5.1 composée d'un tuyau perforé en PVC, DN 100 NF, traverse le bassin 1 : elle comporte deux branches reliées chacune à une cheminée 5.2 35505 FR 3016623 12 sensiblement verticale dont l'extrémité supérieure affleure au-dessus de la surface du substrat 1.2. D'autres cheminées d'aération peuvent être placées dans le substrat et relier le tuyau de collecte 5.1, placé au fond du lit, à la surface. Ces cheminées permettent d'aérer le fond du substrat. Chaque branche de la canalisation 5.1 est logée 5 dans la partie inférieure du premier bassin suivant une pente légèrement descendante. La canalisation 5.1 permettant la collecte d'eau est perforée et posée avec les fentes 5.3 vers le bas, permettant la distribution d'oxygène vers le substrat 1.2, la collecte d'effluents filtrés ayant traversé les trois niveaux de substrat 1.2, et leur acheminement par l'intermédiaire d'une canalisation 5.5 dotée d'une extrémité 5.4 vers le filtre 10 planté horizontal 2. Les eaux usées brutes 7 sont déversées en surface du filtre 1 et percolent par gravité au travers du substrat 1.2. Une grande partie des matières solides en suspension est retenue en surface du filtre 1 par la filtration mécanique du substrat 1.2. Des matières organiques sont dégradées et minéralisées par les microorganismes. Une 15 partie des substances solubles et nutriments sont assimilées par les plantes 1.6 pour constituer de la biomasse. La présence de plantes 1.6 renforce la filtration mécanique du substrat 1.2 via un système racinaire dense, et stimule les activités de biodégradation. Les eaux issues du filtre vertical 1 ont des teneurs en matières solides (MIES) et 20 organiques (DCO, DB05) significativement réduites. Les effluents traités issus du filtre planté à écoulement vertical 1 alimentent le filtre planté à écoulement horizontal 2 par tous moyens appropriés, notamment par la canalisation 5.5, au travers de son extrémité 5.4. Le filtre planté à écoulement horizontal 2 comprend le substrat 2.2 qui peut être 25 constitué par une succession de sections verticales contenant les matériaux de filtration choisis 2.3, 2.4, 2.5. Le lit du filtre horizontal est terrassé en pente droite. Un châssis de même nature que celui du filtre vertical peut éventuellement être prévu. L'étanchéité du filtre 2 est assurée par une membrane souple en EPDM d'une épaisseur de 1,14 mm. La 30 membrane souple en EPDM est protégée en sous-face par un géotextile anti- poinçonnant de 270g/m2 minimum assurant la protection contre la perforation de pierres ou de racines venant de l'extérieur. La traversée de paroi (non représentée) permet l'étanchéité entre le système de drainage 6 interne au filtre 2 et la boîte de collecte 4.

35 La profondeur du lit est de 0,6 m dont 0,5 m de substrat et 0,1 m de revanche. La filtration est assurée par le substrat, qui se compose de trois tranches avec des matériaux ci-dessous disposés successivement de l'amont vers l'aval : 35505 FR 3016623 13 - 50 cm de graviers 2.2 de 16/22 mm, - 250 cm de pouzzolane 2.3 de 7/15mm, - 100 cm de graviers 2.4 de 4/10 mm, Les eaux sorties du filtre vertical 1 sont dirigées par un tuyau d'écoulement 5.1 5 en PVC, DN 100 mm, vers l'amont du filtre horizontal 5.4 et y circulent par gravité de l'amont vers l'aval. Le niveau d'eau 2.6, réglé initialement lors de la mise en oeuvre dans la boîte 4 en aval du filtre par la hauteur du tuyau de sortie, est d'environ 5 cm sous la surface du substrat 2.2. Par conséquent, la couche inférieure du substrat est en permanence saturée en eau. Ainsi, des zones anaérobies (parties profondes du filtre) et 10 aérobies (couches superficielles non inondées, rhizosphères) y sont simultanément en action. Les zones anaérobies sont largement majoritaires. Le temps de séjour des eaux est plus important que celui du filtre vertical. Des plantes 2.7 sont installées dans le substrat 2.2. Les espèces utilisées sont : Juncuseffusus, Iris pseudacorus, Lythrum salicaria, Sagittariasagittifolia, Acorus 15 calamnus, Scripuslacustris. Les plantes choisies peuvent vivre dans les sols saturés en eau tout en développant un système racinaire important. L'association de ces espèces favorise la diversité microbienne et stimule leurs activités de dégradation dans le substrat. D'autres propriétés des plantes (ex. anti-moustiques) sont également prises en compte 20 lors du choix des espèces. La densité de plantation est de 6 pieds / m2 dans le filtre horizontal. Le système de drainage 6 est composé des canalisations 6.1 et 6.2 qui sont raccordées entre elles. Le tuyau de collecte 6.1 de 100 mm de diamètre, perforé, en PVC, DN 100 NF, est placé au fond du lit, perpendiculairement au sens d'écoulement 25 et à l'extrémité proche de la sortie, de façon à permettre le drainage des eaux. Ce tuyau de collecte 6.1 est raccordé à une traversée de paroi (non représentée) puis au tuyau 6.2 en PVC qui dirige les eaux collectées vers la boîte de collecte 4. La boîte de collecte 4, dispose d'un réservoir d'eau 4.1. Une canalisation 4.2 placée verticalement permet de maintenir un niveau d'eau 4.3 d'environ 45 cm de 30 profondeur dans la boîte. Elle facilite la surveillance visuelle des eaux traitées et le prélèvement des échantillons pour effectuer des contrôles qualitatifs. La boîte 4 est sécurisée par un couvercle en béton 4.4 et n'a aucune incidence sur le fonctionnement du système. En passant au travers du filtre horizontal 2, les matières solides encore présentes 35 dans les eaux sont retenues par le système racinaire des plantes, ce qui permet aux microorganismes du substrat 2.2 de les dégrader efficacement. Les plantes 2.7 absorbent les substances solubles et les accumulent dans leur biomasse. Le temps de 35505 FR 3016623 14 séjour plus long permet une interaction prolongée entre les polluants, les microorganismes et les racines des plantes 2.7. La dégradation microbienne et l'assimilation végétale sont ainsi plus complètes dans cette étape que dans le filtre vertical 1. Par ailleurs, les conditions anaérobies qui sont majoritairement présentes 5 sont favorables à la dénitrification. Par conséquent, la réduction de la charge azotée est très importante durant cette étape. A la sortie du filtre horizontal 2, les eaux épurées ont une qualité conforme aux seuils de rejet autorisés par les réglementations françaises dans le milieu naturel. La zone en eau libre 4, est ménagée en aval du bassin à écoulement horizontal 2.

10 Le dimensionnement de la station de gestion des effluents selon l'invention, et notamment des filtres plantés de la station de filtration dépend notamment du volume journalier de d'effluents. On considère comme unité de calcul l'équivalent habitant volumique (EHV) et les équivalences volumiques présentées ci-dessus. La station dont les caractéristiques ont été fournies ci-dessus est conçue avec 15 une capacité de 6EH, le filtre à écoulement vertical étant d'une surface de 10m2 (3,16m de longueur et 3,16m de largeur) et le filtre à écoulement horizontal étant d'une surface de 8m2 (4m de longueur et 2m de largeur). Les surfaces utiles totales optimales des filtres verticaux 1 et horizontaux 2 illustrés pour 1 EH sont : 20 filtre à écoulement vertical : environ 1,7 m2 - filtre à écoulement horizontal : environ 1,3 m2 L'essai d'efficacité de la station d'épuration décrite ci-dessus a démontré les rendements épuratoires importants du dispositif. L'abattement des pathogènes a également été testé suite à la réalisation de 44 bilans lors du même essai d'efficacité.

25 Le protocole d'essais a été réalisé selon l'annexe 2 de l'arrêté du 7 mars 2012 modifiant l'arrêté du 7 septembre 2009 fixant les prescriptions techniques applicables aux installations d'assainissement non collectif recevant une charge brute de pollution organique inférieure ou égale à 1,2 kg/j de DBO5, intitulé "Protocole d'essai des performances épuratoires sur plateforme d'essai".

30 Ces résultats sont rapportés dans le tableau 1 ci-dessous : Paramètres Rendement sur 45 bilans MES (matières en suspension) 97,6% DBO5 (demande biologique en oxygène durant 5 jours) 97,2% DCO (demande chimique en oxygène) 90,8% NTK ( azote total Kjeldahl) 65% PT (phosphore total) 35,8% Tableau 1 35505 FR 3016623 15 L'entretien du dispositif (désherbage, taille des végétaux, ratissage du substrat, curage des boues) est relativement simple et peu technique, ne demande pas de qualification particulière et donc peut être assuré par l'usager.

5 Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux exemples et au mode de réalisation décrits et représentés, mais elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art.

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Claims (10)

1. REVENDICATIONS1. Dispositif de traitement d'effluents comprenant au moins : - un filtre planté (1) à écoulement vertical comportant au moins un substrat (1.1), - un filtre planté à écoulement horizontal (2) comportant au moins un substrat (1.2), - un moyen permettant la distribution des eaux usées dans le filtre à écoulement vertical, - un moyen de transfert d'effluents traités depuis le filtre à écoulement vertical vers le filtre à écoulement horizontal, - un moyen de récupération des effluents traités depuis le filtre à écoulement horizontal, ce dispositif permettant un taux d'abattement : MES (matières en suspension) > 96 % DBO5 (demande biologique en oxygène pendant 5 jours) > 96 % DCO (demande chimique en oxygène) > 90 % NTK (azote total Kjeldahl) > 60% Pt (phosphore total) > 35 % la surface du dispositif étant inférieure à 5m2/EH, de préférence inférieure ou égale à 3m2/EH.
2. 2. Dispositif selon la revendication 1 dans lequel : o le substrat (1.1) du filtre à écoulement vertical comporte une couche supérieure (1.3) d'une épaisseur de 35 à 50 cm de gravier de type pouzzolane de masse volumique allant de 0,65 à 1,3 T/m3, de porosité allant de 10 à 50 % en vol/vol, dont les pores ont un diamètre moyen allant de 0,6 lm à 60 iam, o le substrat (2.2) du filtre à écoulement horizontal comporte une couche intermédiaire (2.4) de gravier de type pouzzolane d'une surface représentant 50 à 95 % de la surface du filtre à écoulement horizontal.
3. 3. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel le gravier de type pouzzolane mis en oeuvre dans la partie supérieure (1.3) du filtre (1) à écoulement vertical présente une granulométrie allant de 4 à 10 mm, une masse volumique de 0,7 à 1,1 T/m3, une porosité allant de 20 à 50 % en vol/vol, dont les pores ont un diamètre moyen allant de 0,6 i.tm à 15 1.1.m. 35505 FR 3016623 17
4. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le substrat (1.2) du filtre (1) à écoulement vertical comporte :
5. 5 - au moins une couche intermédiaire (1.4) de matériau particulaire de granulométrie supérieure à celle du matériau pouzzolane de la couche supérieure (1.3) et - au moins une couche inférieure (1.5) de matériau particulaire de granulométrie supérieure à celle du matériau de la couche intermédiaire. 10 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le substrat (2.2) du filtre à écoulement horizontal comporte au moins une première couche (2.3) de matériau particulaire de granulométrie supérieure à celle du matériau pouzzolane de la couche intermédiaire (2.4) et au moins une troisième couche (2.5) de 15 matériau particulaire de granulométrie inférieure à celle du matériau de la couche intermédiaire.
6. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le filtre (1) à écoulement vertical comporte en outre des moyens (5.3) permettant la 20 distribution d'oxygène, ces moyens étant logés dans la partie inférieure de ce filtre.
7. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le filtre (1) à écoulement vertical est planté d'au moins deux espèces végétales (1.6) de genre différent choisies parmi les familles suivantes : Cyperaceae, Poaceae, 25 Iridaceae, Juncuceae, Typhaceae, Acoraceae
8. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le filtre (2) à écoulement horizontal est planté d'au moins deux espèces (2.6) de genre différent choisies parmi les familles suivantes : Cyperaceae, Lamiaceae, 30 Plantaginaceae, Brassicaceae, Alismataceae, Butomaceae, Pontederiacea, Typhaceae, Ranunculaceae, Araceae, Lythraceae, Nelumbonaceae, Equisetaceae, Myrsinaceae, Marentaceae, Menyanthaceae.
9. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans 35 lequel la densité de plantation est supérieure ou égale à 4 pieds / m2.
10. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel le filtre à écoulement vertical ne comporte qu'un seul casier. 35505 FR 3016623 18 1 1 . Kit pour la fabrication d'un dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, ce kit comprenant au moins : 5 - Un matériau étanche à l'eau permettant de délimiter les parois des filtres plantés, - Des tuyaux de collecte, d'évacuation et de raccordement, de préférence en PVC - Une collection de matériaux particulaires, comprenant au moins : un gravier de 10 type pouzzolane de masse volumique allant de 0,65 à 1,3 T/m3, de porosité allant de 10 à 50 % en vol/vol, dont les pores ont un diamètre moyen allant de 0,6 i.tm à 60 iam, - Une première collection de plantes, comprenant au moins deux espèces végétales de genre différent choisies parmi les familles suivantes : Cyperaceae, Poaceae, Iridaceae, Juncuceae, Typhaceae, Acoraceae, 15 - Une seconde collection de plantes, comprenant au moins deux espèces végétales de genre différent choisies parmi les familles suivantes : Cyperaceae, Lamiaceae, Plantaginaceae, Brassicaceae, Alismataceae, Butomaceae, Pontederiacea, Typhaceae, Ranunculaceae, Araceae, Lythraceae, Nelumbonaceae, Equisetaceae, Myrsinaceae, Marentaceae, Menyanthaceae. 20